الفلزات القلوية

الفلزات القلوية هي سلسلة كيميائية للعناصر الموجودة في المجموعة الأولى في الجدول الدوري، باستثناء الهيدروجين وهي : ليثيوم، صوديوم، بوتاسيوم، روبيديوم، سيزيوم، فرنسيوم. وكل هذه العناصر نشيطة كيميائيا ولذا فمن النادر وجود أي عنصر منها في حالته المفردة، فغالباً ما تحفظ في الزيوت المعدنية أوالكيروسين كي لاتتفاعل مع الهواء.^[1]

الفلزات القلوية لها لون فضي وهي صلبة كما أنها ذات كثافة قليلة، وتتفاعل بشدة مع الهالوجينات لتكوين ملح أيونى، وتتفاعل مع الماء لتكوين هيدروكسيد قلوي (قاعدي)، ولكن لا يكون ذلك إلا بعد تفجرات عنيفة !. ويكون لكل عناصر هذه السلسة إلكترون في غلافها الخارجي، ولذا فإنها تصل إلى وضع الطاقة الأفضل لها بغلاف إلكتروني ممتلئ عن طريق فقد إلكترون لتكوين أيون له شحنة موجبة قيمتها 1.

عنصر الهيدروجين بإلكترونه الوحيد يوضع في أعلى المجموعة الأولى ولكنه ليس من الفلزات، بالإضافة إلى أنه يوجد في الطبيعة على هيئة غاز ثنائى الذرة. ولإزالة إلكترون الهيدروجين الخارجى يلزم كمية من الطاقة أكبر من الكمية اللازمة لتحريك الإلكترون الخارجي للفلزات. والهيدروجين يماثل الهالوجينات في أنه يحتاج إلى إلكترون لملئ غلاف الطاقة الخارجي له، وعلى هذا فيمكن اعتبار أن الهيدروجين يتصرف مثل الهالوجينات في بعض الظروف وينتج من ذلك شاردة (أيون) الهيدريد.وقد تم تحضير بعض المركبات من الهيدريدات وبعض الفلزات القلوية.

تحت ظروف الضغط العالية مثل التي توجد في داخل كوكب المشتري، يمكن للهيدروجين أن يكون في صورة معدنية ويتصرف مثل الفلزات القلوية، راجع الهيدروجين المعدني.

لماذا سميت بالقلويات؟

القلويات مواد معروفة منذ القِدم وقد اشتق اسمها من كلمة قلي، وهو نبات يحتوي على كربونات الصوديوم وكربونات الكالسيوم، وتسمى أيضاً بالقلويات لتكوينها هيدروكسيد الفلز (محلول قلوي ) عند تفاعلها مع الماء وأشهر الأمثلة عليها:

هيدروكسيد الصوديوم NaOH.

هيدروكسيد البوتاسيوم KOH.

هيدروكسيد الليثيوم LiOH.

ما هي الفلزات القلوية؟

الليثيوم Li. الصوديوم Na.

البوتاسيوم K.

الريبيديوم Rb.

السيزيوم Cs.

الفرانسيوم Fr.

وجودها في الطبيعة:

الصوديوم والبوتاسيوم أكثرهم انتشاراً في القشرة الأرضية، حيث يوجد الصوديوم كملح (NaCl) والبوتاسيوم على هيئة كلوريد البوتاسيوم (KCl) أما بقية الفلزات فهي نادرة.

الخواص العامة:

1- في مستوى الطاقة الأخير لها جميعها إلكترون واحد يؤدي إلى:

كل منها في بداية دورة جديدة.

عدد تأكسدها +1.

نشيطة كيميائياً لسهولة فقد الإلكترون.

معظم مركباتها أيونية.

عوامل مختزلة قوية جداً. الرابطة الفلزية ضعيفة جداً؛ لأنها فلزات لينة ودرجة غليانها وانصهارها منخفضة .

2- تُعد من أكبر الذرات حجماً، حيث يزيد في المجموعة بزيادة العدد الذري وهذا يؤدي إلى:

زيادة نصف القطر ممّا يسهل فقد الإلكترون ولهذا يوجد فلزات إيجابية كهربائياً ونشيطة كيميائياً.

تستخدم في صناعة الخلايا الكهروضوئية مثل البوتاسيوم والسيزيوم عند تعرضها للضوء، حيث تفقد إلكترون وتسمى الظاهرة الكهروضوئية.

كثافتها منخفضة. الكهروسالبية صغيرة جداً ولذلك تُكوّن روابط أيونية مع اللافلزات ذات الكهروسالبية الكبيرة.

3- لها ألوان مميزة لكل عنصر عند تعريضها للهب، ويسمى بالكشف الجاف أو كشف اللهب، حيث يعطي للفلزات الألوان التالية:

الليثيوم يُعطي اللون القرمزي.

الصوديوم يعطي اللون الأصفر الذهبي.

البوتاسيوم يُعطي لون بنفسجي فاتح.

السيزيوم يُعطي لون أزرق بنفسجي.

الروبيديوم يُعطي اللون البنفسجي .

تفاعلات الفلزات القلوية:

الماء:

فلزات هذه العناصر أنشط الفلزات المعروفة، حيث تحتل قمة السلسلة الكهروكيميائية لذلك فإنها تحل محل هيدروجين الماء، كما يكون التفاعل مصحوباً بانطلاق طاقة حرارية كبيرة، تؤدي الى اشتعال الهيدروجين المتصاعد بفرقعة شديدة ويشتد التفاعل عنفاً من الليثيوم إلى السيزيوم.

لا يستخدم الماء في حرائق الصوديوم؛ لأنه يتفاعل معه ويتصاعد غاز الهيدروجين القابل للاشتعال كما هو موضّح بالمعادلة الاتية:

2Na +2H₂O → 2NaOH +H₂ الأكسجين:

يتدرج نشاط عناصر هذه المجموعة من الليثيوم وحتى السيزيوم، ويتضّح ذلك من حرق هذه الفلزات مع الأوكسجين، حيث ينتج ثلاث أنواع من الأكاسيد كما يلي:

الصوديوم: يعطي فوق أكسيد الصوديوم (Na₂O₂) الذي يتميز بوجود أيون فوق الأكسيد وعدد تأكسد الأوكسجين -1 كما في المعادلة الاتية:

2Na + O₂ → Na₂O₂ أما البوتاسيوم والروبيديوم والسيزيوم فتُعطي سوبر أكسيد مثل سوبر أكسيد البوتاسيوم Ko₂، حيث يتفاعل مع ثاني أكسيد الكربون في وجود عامل محفز معطياً كربونات الكالسيوم وغاز الأكسجين، حيث يستفاد من هذا التفاعل في تنقية الأجواء المغلقة مثل أجواء الغواصات في البحر والطائرات التي تحلق على ارتفاعات عالية، حيث يستبدل غاز ثاني أكسيد الكربون بالأوكسجين كما في المعادلة الاتية: 2Ko₂ +2Co₂ → 2K₂Co₃ +3O₂ مع الأحماض: تتفاعل الفلزات القلوية مع الأحماض لتكن ملح الحمض ويتصاعد غاز الهيدروجين ويكون التفاعل شديد وعنيف كما في المعادلة الاتية: 2Na + HCl → NaCl + H₂ الهيدروجين: تتفاعل الفلزات القلوية مع الهيدروجين مُكوّنةً هيدريدات مركبات أيونية عدد تأكسد الهيدروجين فيها -1 كما في المعادلة الاتية: Li + H₂ → 2LiH2